JP4988615B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、ＦＥＤ(Field Emission Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板などの基板の主面に対し、エッチング液を用いたエッチング処理を施すための基板処理装置に関する。

半導体デバイスの製造工程では、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）に対して処理液を用いた液処理が行われる。このような液処理の一つは、エッチング液をウエハの主面に供給して行うエッチング処理である。ここでいうエッチング処理には、ウエハの主面（ウエハ自体またはウエハ上に形成された薄膜）にパターンを形成するためのエッチング処理、ウエハの主面の表層領域を均一に除去するためのエッチング処理のほか、エッチング作用を利用してウエハの主面の異物を除去する洗浄処理が含まれる。

ウエハの主面に対し処理液による処理を施すための基板処理装置には、複数枚のウエハに対して一括して処理を施すバッチ式のものと、ウエハを一枚ずつ処理する枚葉式のものとがある。枚葉式の基板処理装置は、たとえば、ウエハをほぼ水平姿勢に保持しつつ回転させるスピンチャックと、このスピンチャックに保持されているウエハの主面に向けて処理液を供給する処理液ノズルと、この処理液ノズルをウエハ上で移動させるノズル移動機構とを備えている。

たとえば、ウエハにおいてデバイスが形成されるデバイス形成面に対してエッチング処理を施したい場合には、ウエハはデバイス形成面を上向きにしてスピンチャックに保持される。そして、スピンチャックによって回転されるウエハの上面に処理液ノズルからエッチング液が吐出されるとともに、ノズル移動機構によって処理液ノズルが移動される。処理液ノズルの移動にともなって、ウエハの上面におけるエッチング液の着液点が移動する。この着液点を、ウエハの上面の回転中心と周縁部との間でスキャンさせることにより、ウエハの上面の全域にエッチング液を行き渡らせることができる。
特開２００７−８８３８１号公報

ところが、ウエハの上面の中央部に供給されたエッチング液は、ウエハの回転による遠心力を受けて、ウエハの上面の回転半径方向外方に向けて移動する。そのため、処理液ノズルからのエッチング液に加えて、上面の中央部から移動するエッチング液が与えられるウエハの上面の周縁部には、過剰な量のエッチング液が供給される。このため、エッチングレートは、ウエハの上面の周縁部の方が中央部よりも高くなり、ウエハの上面内に処理の不均一が生じるという問題がある。

本願の発明者らは、枚葉式の基板処理装置を用いたエッチング処理によってウエハを薄型化（シンニング）する処理を検討してきた。より具体的には、ウエハの裏面（デバイスが形成されていない非デバイス形成面）を上方に向けるとともに、エッチング力の高いフッ硝酸が、エッチング液として、ウエハ裏面（上面）に供給される。フッ硝酸によってウエハ裏面の表層部のウエハ材料がエッチング除去され、これにより、ウエハが薄型化される。

本願発明者らは、エッチング処理時におけるウエハの回転速度が高ければ高いほど、ウエハの上面の周縁部と中央部とのエッチングレートの差が大きくなることを見出した。そして、ウエハを所定の低回転速度（４０〜６０ｒｐｍ）で回転させれば、周縁部と中央部との間のエッチングレートの差が小さくなり、エッチング処理の面内均一性が比較的良好になることを見出した。

ところが、かかる低回転速度でウエハを回転させると、ウエハの上面上のエッチング液に作用する遠心力が小さく、ウエハの周縁部に移動したエッチング液が、ウエハの上面の周縁部からウエハの側方に排除され難い。そのため、ウエハの上面の周縁部にエッチング液が滞留し、かかる領域にエッチング液の厚い液膜（液溜まり）が形成される。この厚い液膜は、失活したエッチング液を高い比率で含んでおりエッチング力が低いばかりでなく、ウエハの周縁部から熱を奪い、ウエハの上面の周縁部に温度低下を生じさせる。その結果、ウエハの上面の周縁部でエッチングレートが低下するという問題があった。そのため、ウエハの周縁部においてもエッチングレートを向上させ、エッチング処理の面内均一性をさらに高める必要がある。

とくに、シリコンウエハなどエッチング液に対する疎液性が高いウエハに対してエッチング処理が施される場合に、ウエハの上面の周縁部上に形成される液膜（液溜まり）の膜厚が大きくなり、ウエハの上面の周縁部におけるエッチングレートの低下が顕著になるという問題があった。
そこで、この発明の目的は、基板の主面の周縁部におけるエッチング液の滞留を防止または抑制して、基板の主面に対して均一なエッチング処理を施すことができる基板処理装置を提供することである。

請求項１記載の発明は、基板（Ｗ）を保持しつつ、所定の回転軸線まわりに回転させる基板回転手段（４）と、前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面上にエッチング液を供給するエッチング液供給手段（５）と、前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面に交差する面に沿う案内面（２８，３８；３８Ａ；４８）を有し、前記主面の所定の周縁部に当該主面と隙間を隔てて対向配置されて、前記案内面に前記主面上のエッチング液の液膜を接触させて、このエッチング液を基板の外方に向けて案内する案内部材（２３，３３；３３Ａ；４３）とを含み、前記案内部材は、前記案内面における基板の回転方向下流側の端部が前記主面の外方に張り出した状態で配置されている、基板処理装置（１）である。

なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、案内部材を基板の主面の周縁部に対向配置させる。案内部材が対向する基板の主面の周縁部に多量のエッチング液が存在していると、案内部材の案内面が基板の主面の周縁部のエッチング液に接触し、そのエッチング液を基板外へと案内する。こうして、基板の主面の周縁部のエッチング液を、基板外にスムーズに排出させることができる。これにより、基板の主面の周縁部におけるエッチング液の滞留を防止または抑制することができる。したがって、基板の主面の周縁部でのエッチングレートの低下を抑制または防止でき、基板の主面に対して均一なエッチング処理を施すことができる。

請求項２記載の発明は、基板（Ｗ）を保持しつつ、所定の回転軸線まわりに回転させる基板回転手段（４）と、前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面上にエッチング液を供給するエッチング液供給手段（５）と、前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面に交差する面に沿う案内面（２８，３８；３８Ａ；４８）を有し、前記主面の所定の周縁部に当該主面と隙間を隔てて対向配置されて、前記案内面に前記主面上のエッチング液の液膜を接触させて、このエッチング液を基板の外方に向けて案内する案内部材（２３，３３；３３Ａ；４３）とを含み、前記案内面が、平坦面により形成されており、前記案内部材が、前記案内面が基板の回転半径方向と直交する方向に沿うように配置されている、基板処理装置（１）である。
この発明によれば、案内部材を基板の主面の周縁部に対向配置させる。案内部材が対向する基板の主面の周縁部に多量のエッチング液が存在していると、案内部材の案内面が基板の主面の周縁部のエッチング液に接触し、そのエッチング液を基板外へと案内する。こうして、基板の主面の周縁部のエッチング液を、基板外にスムーズに排出させることができる。これにより、基板の主面の周縁部におけるエッチング液の滞留を防止または抑制することができる。したがって、基板の主面の周縁部でのエッチングレートの低下を抑制または防止でき、基板の主面に対して均一なエッチング処理を施すことができる。
また、基板の回転に伴い、基板の周縁部上のエッチング液は、周方向に沿って移動する。案内面が基板の回転半径方向と直交する方向に沿っていれば、かかる方向に沿って移動しているエッチング液を、基板外へとすり出すように案内することができる。これにより、基板の主面の周縁部からエッチング液を基板外に円滑に排出させることができる。

請求項３記載の発明は、基板（Ｗ）を保持しつつ、所定の回転軸線まわりに回転させる基板回転手段（４）と、前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面上にエッチング液を供給するエッチング液供給手段（５）と、前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面に交差する面に沿う案内面（３８Ａ）を有し、前記主面の所定の周縁部に当該主面と隙間を隔てて対向配置されて、前記案内面に前記主面上のエッチング液の液膜を接触させて、このエッチング液を基板の外方に向けて案内する案内部材（３３Ａ）とを含み、前記基板回転手段に保持される基板が円形であり、前記案内面が、基板の周端形状に沿う湾曲面により形成されている、基板処理装置（１）である。
この発明によれば、案内部材を基板の主面の周縁部に対向配置させる。案内部材が対向する基板の主面の周縁部に多量のエッチング液が存在していると、案内部材の案内面が基板の主面の周縁部のエッチング液に接触し、そのエッチング液を基板外へと案内する。こうして、基板の主面の周縁部のエッチング液を、基板外にスムーズに排出させることができる。これにより、基板の主面の周縁部におけるエッチング液の滞留を防止または抑制することができる。したがって、基板の主面の周縁部でのエッチングレートの低下を抑制または防止でき、基板の主面に対して均一なエッチング処理を施すことができる。
また、基板の回転に伴い、基板の周縁部上のエッチング液は、遠心力によって基板の回転半径方向に沿って移動するとともに、基板主面とエッチング液との摩擦力によって基板の回転方向下流側にも移動する。案内面が基板の周端形状に沿う湾曲面により形成されていれば、かかる方向に沿って移動するエッチング液を、基板の回転半径方向においても基板の回転方向下流側においても円滑に基板外へとすり出すように案内することができる。これにより、基板の主面の周縁部からエッチング液を基板外に円滑に排出させることができる。

請求項４記載の発明は、基板（Ｗ）を保持しつつ、所定の回転軸線まわりに回転させる基板回転手段（４）と、前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面上にエッチング液を供給するエッチング液供給手段（５）と、前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面に交差する面に沿う案内面（２８，３８；３８Ａ；４８）を有し、前記主面の所定の周縁部に当該主面と隙間を隔てて対向配置されて、前記案内面に前記主面上のエッチング液の液膜を接触させて、このエッチング液を基板の外方に向けて案内する案内部材（２３，３３；３３Ａ；４３）とを含み、前記案内部材が、前記回転軸線と平行に延びる所定の軸線（Ｃ１，Ｃ２）まわりに揺動可能に設けられている、基板処理装置（１）である。
この発明によれば、案内部材を基板の主面の周縁部に対向配置させる。案内部材が対向する基板の主面の周縁部に多量のエッチング液が存在していると、案内部材の案内面が基板の主面の周縁部のエッチング液に接触し、そのエッチング液を基板外へと案内する。こうして、基板の主面の周縁部のエッチング液を、基板外にスムーズに排出させることができる。これにより、基板の主面の周縁部におけるエッチング液の滞留を防止または抑制することができる。したがって、基板の主面の周縁部でのエッチングレートの低下を抑制または防止でき、基板の主面に対して均一なエッチング処理を施すことができる。
また、案内部材が所定の軸線まわりに揺動可能にされているので、基板の主面のエッチング液の流れに対する案内面の姿勢（角度）を変更することができる。そして、案内面が基板の主面上のエッチング液を基板外へと効率よく案内することができる姿勢（角度）となるように案内部材を保持させることにより、基板の主面上の周縁部におけるエッチング液の滞留をより一層効果的に防止または抑制することができる。

請求項５記載の発明は、基板（Ｗ）を保持しつつ、所定の回転軸線まわりに回転させる基板回転手段（４）と、前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面上にエッチング液を供給するエッチング液供給手段（５）と、前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面に交差する面に沿う案内面（２８，３８；３８Ａ；４８）を有し、前記主面の所定の周縁部に当該主面と隙間を隔てて対向配置されて、前記案内面に前記主面上のエッチング液の液膜を接触させて、このエッチング液を基板の外方に向けて案内する案内部材（２３，３３；３３Ａ；４３）と、前記基板回転手段に保持された基板の前記主面と前記案内部材との間の距離を制御する制御手段（５０）とを含む、基板処理装置（１）である。
この発明によれば、案内部材を基板の主面の周縁部に対向配置させる。案内部材が対向する基板の主面の周縁部に多量のエッチング液が存在していると、案内部材の案内面が基板の主面の周縁部のエッチング液に接触し、そのエッチング液を基板外へと案内する。こうして、基板の主面の周縁部のエッチング液を、基板外にスムーズに排出させることができる。これにより、基板の主面の周縁部におけるエッチング液の滞留を防止または抑制することができる。したがって、基板の主面の周縁部でのエッチングレートの低下を抑制または防止でき、基板の主面に対して均一なエッチング処理を施すことができる。
ところで、エッチングレートを処理の全期間を通じて一定にするには、処理の全期間を通じて、基板の主面上のエッチング液の液膜が一定厚みであることが望ましい。ところが、エッチング液によって基板の薄型化を図るエッチング処理では、基板の主面の基板材料がエッチング除去されるため、エッチング処理の進行にともなって基板の主面と案内部材との隙間が大きくなり、基板の主面の周縁部におけるエッチング液の液膜が厚くなるおそれがある。

この発明によれば、基板の主面と案内部材との隙間を調節することができる。したがって、たとえば、エッチング処理の進行に伴い、基板回転手段と案内部材との距離を基板の主面と案内部材との隙間が一定になるように制御することにより、エッチング処理の全期間を通じて、基板の主面の周縁部におけるエッチング液の液膜を均一厚みにすることができる。これにより、エッチングレートを、処理の全期間を通じて一定に保つことができる。

請求項６記載の発明は、前記案内部材を複数含み、前記複数の案内部材（２３，３３）が、基板の周方向の異なる位置に配置されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置である。
この構成によれば、基板の主面の周縁部に複数の案内部材が配置されるので、基板の主面の周縁部の複数個所で、エッチング液を基板外に排出させることができる。したがって、基板の周縁部の広範囲に多量のエッチング液が存在している場合であっても、基板の主面の周縁部におけるエッチング液の滞留を防止または抑制することができる。
また、前記エッチング液供給手段が、前記基板回転手段によって回転される基板の回転半径方向に沿う直線状のスキャン経路（Ｔ）に沿って当該基板の主面上にエッチング液を走査させるものである場合には、請求項７に記載のように、前記案内部材が、基板回転方向上流側端部が前記スキャン経路の延長線上に位置するように配置されていることが好ましい。

かかるエッチング供給手段から基板の主面上に供給されたエッチング液は、基板の所定の周縁部に集まるようになる。とくに、基板を低回転速度（４０〜６０ｒｐｍ）で回転させる場合には、スキャン経路の延長線上の周縁部にエッチング液が集まるようになる。したがって、案内部材を、その上流側端部がスキャン経路の延長線上に位置するように配置することで、基板の主面上の周縁部におけるエッチング液の滞留をより一層効果的に防止または抑制することができる。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態（第１の実施形態）に係る基板処理装置１の構成を模式的に示す断面図である。
この基板処理装置１は、たとえばシリコンウエハからなる円形のウエハＷにおけるデバイス形成領域側の表面とは反対側の裏面（非デバイス形成面）に対して、ウエハＷのシンニング（薄型化）のためのエッチング処理を施すための枚葉式の装置である。この実施形態では、エッチング液として、たとえばフッ硝酸（フッ酸と硝酸との混合液）が用いられる。

この基板処理装置１は、隔壁（図示せず）により区画された処理室２内に、ウエハＷをその裏面を上面としてほぼ水平姿勢に保持しつつ、ウエハＷを鉛直軸線まわりに回転させる基板回転手段としてのスピンチャック４と、スピンチャック４に保持されたウエハＷの上面にフッ硝酸を供給するためのフッ硝酸ノズル（エッチング液供給手段）５と、スピンチャック４に保持されたウエハＷの上面に向けてリンス液としてのＤＩＷ（deionized water：脱イオン化された水）を供給するためのＤＩＷノズル６と、スピンチャック４に保持されたウエハＷの上面の周縁部からフッ硝酸を排除するための第１液排出機構７および第２液排出機構８とを備えている。

スピンチャック４は、真空吸着式チャックである。このスピンチャック４は、ほぼ鉛直な方向に延びたスピン軸９と、このスピン軸９の上端に取り付けられて、ウエハＷをほぼ水平な姿勢でその裏面（下面）を吸着して保持する吸着ベース１０と、スピン軸９と同軸に結合された回転軸を有するスピンモータ１１とを備えている。これにより、ウエハＷの裏面が吸着ベース１０に吸着保持された状態で、スピンモータ１１が駆動されると、ウエハＷがスピン軸９の中心軸線まわりに回転する。

フッ硝酸ノズル５は、たとえば連続流の状態でフッ硝酸を吐出するストレートノズルであり、スピンチャック４の上方でほぼ水平に延びる第１アーム１２の先端に取り付けられている。この第１アーム１２は、スピンチャック４の側方でほぼ鉛直に延びた第１アーム支持軸１３に支持されている。第１アーム支持軸１３には、第１アーム揺動駆動機構１４が結合されており、この第１アーム揺動駆動機構１４の駆動力によって、第１アーム支持軸１３を回転させて、第１アーム１２を揺動させることができるようになっている。

フッ硝酸ノズル５には、フッ硝酸供給管１７が接続されている。フッ硝酸供給管１７には、フッ硝酸供給源からのフッ硝酸が供給されるようになっており、その途中部には、フッ硝酸ノズル５へのフッ硝酸の供給および供給停止を切り換えるためのフッ硝酸バルブ１８が介装されている。
ＤＩＷノズル６は、たとえば連続流の状態でＤＩＷを吐出するストレートノズルであり、スピンチャック４の上方で、その吐出口をウエハＷの中央部に向けて配置されている。このＤＩＷノズル６には、ＤＩＷ供給管１９が接続されており、ＤＩＷ供給源からのＤＩＷがＤＩＷ供給管１９を通して供給されるようになっている。ＤＩＷ供給管１９の途中部には、ＤＩＷノズル６へのＤＩＷの供給および供給停止を切り換えるためのＤＩＷバルブ２０が介装されている。

第１液排出機構７は、スピンチャック４の側方でほぼ鉛直に延びた第２アーム支持軸２１と、第２アーム支持軸２１に支持されて、ほぼ水平に延びる第２アーム２２と、この第２アーム２２の先端部に保持されて、ウエハＷの上面のフッ硝酸をウエハＷ外に案内する案内部材としての第１案内プレート２３と、第２アーム支持軸２１を回転させて、第２アーム２２を揺動させるための第２アーム揺動駆動機構２４と、第２アーム２２を昇降させるための第２アーム昇降駆動機構２５とを備えている。

第２アーム２２の先端部には、たとえば一対の軸受（図示しない）を介して、円柱状の第１プレートホルダ２６が鉛直軸線まわりに回転可能に取り付けられている。第１プレートホルダ２６の下端には、第１案内プレート２３の上部が固定されている。第１プレートホルダ２６には、第１案内プレート２３ごと第１プレートホルダ２６を回転させるための第１回転駆動機構２７が結合されている。

第２アーム揺動駆動機構２４は、第２アーム支持軸２１に結合されており、第２アーム支持軸２１を回転させることにより、第２アーム２２を揺動させることができる。
第２アーム昇降駆動機構２５は、第２アーム支持軸２１に結合されており、第２アーム支持軸２１を昇降させることにより、第２アーム２２を昇降させることができる。
図２は、第１案内プレート２３の概略構成を示す斜視図である。

第１案内プレート２３は、長手を有する平板状に形成されており、その長手方向長さがウエハＷの半径程度の長さＬ１に設定されている。第１案内プレート２３は、第１プレートホルダ２６にその長手方向が水平方向に延びるように、かつ、その主面が水平面と直交するように取り付けられている。第１案内プレート２３の主面の一方面（図２で示す奥側の面）が、フッ硝酸をウエハＷの外方へと案内するための案内面２８をなしており、平坦面によって形成されている。エッチング処理時には、第１案内プレート２３はウエハＷの上面の周縁部に対向して配置される。

次に、図１を参照しつつ第２液排出機構８について説明する。
第２液排出機構８は、スピンチャック４の側方でほぼ鉛直に延びた第３アーム支持軸３１と、第３アーム支持軸３１に支持されて、ほぼ水平に延びる第３アーム３２と、この第３アーム３２の先端部に保持されて、ウエハＷの上面のフッ硝酸をウエハＷ外に案内する案内部材としての第２案内プレート３３と、第３アーム支持軸３１を回転させて、第３アーム３２を揺動させるための第３アーム揺動駆動機構３４と、第３アーム３２を昇降させるための第３アーム昇降駆動機構３５とを備えている。

第３アーム３２の先端部には、たとえば一対の軸受（図示しない）を介して、円柱状の第２プレートホルダ３６が鉛直軸線まわりに回転可能に取り付けられている。第２プレートホルダ３６の下端には、第２案内プレート３３の上部が固定されている。第２プレートホルダ３６には、第２案内プレート３３ごと第２プレートホルダ３６を回転させるための第２回転駆動機構３７が結合されている。

第３アーム揺動駆動機構３４は、第３アーム支持軸３１に結合されており、第３アーム支持軸３１を回転させることにより、第３アーム３２を揺動させることができる。
第３アーム昇降駆動機構３５は、第３アーム支持軸３１に結合されており、第３アーム支持軸３１を昇降させることにより、第３アーム３２を昇降させることができる。
第２案内プレート３３は、第１案内プレート２３と同一の諸元（寸法および形状）に形成されている。第２案内プレート３３は、第２プレートホルダ３６にその長手方向が水平方向に延びるように、かつ、その主面が水平面と直交するように取り付けられている。第２案内プレート３３は、フッ硝酸をウエハＷの外方へと案内するための平坦な案内面３８（図３参照）を有している。エッチング処理時には、第２案内プレート３３はウエハＷの上面の周縁部に対向して配置される。

図３は、エッチング処理時における第１案内プレート２３および第２案内プレート３３の配置位置を説明するための図解的な平面図である。
エッチング処理時には、フッ硝酸ノズル５からフッ硝酸が吐出されつつ、フッ硝酸ノズル５が、ウエハＷの回転半径に沿って、近接位置Ｔ１と基板周端位置Ｔ２との間を往復移動（スキャン）される。近接位置Ｔ１は、ウエハＷの回転中心Ｃに近接し、着液したフッ硝酸がウエハＷ上で拡がって回転中心Ｃを通過することができるように定めた位置であり、回転中心Ｃから間隔Ｌ２だけ隔てられている。外径２００ｍｍのウエハＷを用いる場合には、間隔Ｌ２としてたとえば２２．５ｍｍ程度を例示することができる。このとき、フッ硝酸のウエハＷの上面における着液点Ｐは、ウエハＷの回転中心Ｃを通る円弧形状の軌道のうち、近接位置Ｔ１から基板周端位置Ｔ２に至る範囲を円弧（ほぼ直線状）の経路（スキャン経路Ｔ）を描きつつ移動する。

第１案内プレート２３は、その長手方向がスキャン経路Ｔに沿い、かつ、そのウエハ回転方向上流側端部が、ウエハＷの上面のスキャン経路ＴからウエハＷの回転方向下流側の９０°の位置に位置するように配置されている。この配置状態で、第１案内プレート２３の案内面２８はウエハＷの周縁部に面しており、案内面２８のウエハ回転方向下流側端部はウエハＷの外方へと張り出している。このとき、案内面２８と、ウエハＷの回転中心Ｃとの間隔はＬ３である。外径２００ｍｍのウエハＷを用いる場合には、距離Ｌ３としてたとえば７０ｍｍ程度を例示することができる。

第２案内プレート３３は、その長手方向がスキャン経路Ｔと直交する方向に沿い、かつ、そのウエハ回転方向上流側端部が、ウエハＷの上面のスキャン経路ＴからウエハＷの回転方向下流側の１８０°の位置（スキャン経路ＴとウエハＷの回転中心Ｃを挟んだ反対側のスキャン経路Ｔの延長線上）に位置するように配置されている。この配置状態で、第２案内プレート３３の案内面３８はウエハＷの周縁部に面しており、案内面３８の上回転方向下流側端部はウエハＷの外方へと張り出している。このとき、案内面３８と、ウエハＷの回転中心Ｃとの間隔はＬ３である。

図４は、図３の切断面線Ｄ−Ｄから見た断面図である。
エッチング処理時には、第２案内プレート３３の下端面は、スピンチャック４（吸着ベース１０）に保持されたウエハＷ（エッチング処理前のウエハＷ）の上面と隙間Ｓを隔てて対向配置される。この隙間Ｓとして、たとえば、０．５ｍｍ程度を例示することができる。第３アーム昇降駆動機構３５が駆動されて第３アーム３２が昇降することにより、第２案内プレート３３の下端面と吸着ベース１０の上面との隙間Ｓが変化する。

また、図示を省略するが、エッチング処理時には、第１案内プレート２３の下端面は、スピンチャック４（吸着ベース１０）に保持されたウエハＷ（エッチング処理前のウエハＷ）の上面と隙間Ｓを隔てて対向配置される。この隙間Ｓとして、たとえば、０．５ｍｍ程度を例示することができる。第２アーム昇降駆動機構２５が駆動されて第２アーム２２が昇降することにより、第１案内プレート２３の下端面と吸着ベース１０の上面との隙間Ｓが変化する。

図５は、第２案内プレート３３を説明するための平面図である。
第２案内プレート３３は、そのウエハ回転方向上流側端部（またはその付近）を通過する鉛直軸線Ｃ２まわりに揺動可能とされている。具体的には、第３アーム揺動駆動機構３４による第３アーム３２の揺動と、第２回転駆動機構３７による第２案内プレート３３の回転とが併せて行われることにより、第２案内プレート３３が鉛直軸線Ｃ２まわりに揺動する（図５に揺動後の状態を二点鎖線で図示）。

また、図示を省略するが、第１案内プレート２３は、そのウエハ回転方向上流側端部（またはその付近）を通過する鉛直軸線Ｃ１（図３参照）まわりに揺動可能とされている。具体的には、第２アーム揺動駆動機構２４による第２アーム２２の揺動と、第１回転駆動機構２７による第１案内プレート２３の回転とが併せて行われることにより、第１案内プレート２３が鉛直軸線Ｃ１まわりに揺動する。

図６は、基板処理装置１の電気的構成を示すブロック図である。
この基板処理装置1は、マイクロコンピュータを含む構成の制御装置５０を備えている。
この制御装置５０には、スピンモータ１１、第１アーム揺動駆動機構１４、フッ硝酸バルブ１８、ＤＩＷバルブ２０、第２アーム昇降駆動機構２５、第２アーム揺動駆動機構２４、第１回転駆動機構２７、第３アーム昇降駆動機構３５、第３アーム揺動駆動機構３４および第２回転駆動機構３７などが、制御対象として接続されている。

図７は、基板処理装置１におけるウエハＷの処理の一例を示すフローチャートである。
未処理のウエハＷが、図示しない搬送ロボットによって処理室２内に搬入されて、スピンチャック４に受け渡される（ステップＳ１）。このとき、フッ硝酸ノズル５、第１案内プレート２３および第２案内プレート３３は、スピンチャック４の側方の退避位置に退避させられている。また、フッ硝酸バルブ１８およびＤＩＷバルブ２０は、いずれも閉状態に制御されている。

ウエハＷがスピンチャック４へ受け渡された後、制御装置５０は、スピンモータ１１を駆動して、スピンチャック４を低回転速度（たとえば５０ｒｐｍ）で等速回転させる。また、制御装置５０は、第１アーム揺動駆動機構１４を駆動して、フッ硝酸ノズル５をウエハＷの上方へと導く。さらに、制御装置５０は、第２アーム揺動駆動機構２４を駆動して、第１案内プレート２３をウエハＷの周縁部上の処理位置（図３参照）に導く。また、制御装置５０は、第３アーム揺動駆動機構３４を駆動して、第２案内プレート３３をウエハＷの周縁部上の処理位置（図３参照）に導く。

フッ硝酸ノズル５がウエハＷの上方に到達すると、制御装置５０は、フッ硝酸バルブ１８を開き、フッ硝酸ノズル５からフッ硝酸を吐出させる。また、制御装置５０は、第１アーム揺動駆動機構１４を駆動して、フッ硝酸ノズル５を近接位置Ｔ１と、基板周端位置Ｔ２の上方位置との間を等速で往復スキャンさせる（ステップＳ２）。
これにより、ウエハＷの上面における着液点Ｐは、スキャン経路Ｔ（図３参照）に沿って往復スキャンする。フッ硝酸の着液点ＰがウエハＷ上を、近接位置Ｔ１から基板周端位置Ｔ２を経由して再び近接位置Ｔ１まで戻るのにたとえば約１．５秒間要する。その後、予め定める処理時間が経過するまで、フッ硝酸の着液点Ｐの往復スキャンが繰り返し行われる。なお、この往復スキャン中において、フッ硝酸ノズル５から吐出されるフッ硝酸の吐出流量は一定（たとえば０．８５Ｌ／ｍｉｎ）に保たれている。

この往復スキャン中に、ウエハＷの上面に供給されたフッ硝酸は、図３に示すように、ウエハＷ上を、回転中心Ｃを中心とする大きな渦を描きながらウエハＷの外方へ向けて移動する。ウエハＷの回転速度が前記の低回転速度であるので、スキャン経路Ｔに沿って吐出されたフッ硝酸は、基板周端位置Ｔ２よりもウエハＷの回転方向下流側に９０〜２７０°のウエハＷの周縁部に広範囲に供給されるようになる。とくに、基板周端位置Ｔ２よりもウエハＷの回転方向下流側に１８０°の位置の周辺領域（図３に×印で図示）付近に多量に到達するようになる。

ウエハＷの周縁部に到達したフッ硝酸は、第１案内プレート２３の案内面２８または第２案内プレート３３の案内面３８に接触する。案内面２８に接触したフッ硝酸は、案内面２８を伝ってウエハＷ外へと案内される。案内面２８が、そのウエハ回転方向上流側端部位置におけるウエハ回転半径方向と直交する方向に沿っているので、ウエハＷの円周方向に沿って移動しているフッ硝酸が、ウエハＷ外へとすり出すように案内される。これにより、ウエハＷの上面の周縁部からフッ硝酸がウエハＷ外に円滑に排出される。

また、第２案内プレート３３の案内面３８に接触したフッ硝酸は、案内面３８を伝ってウエハＷ外へと案内される。案内面３８が、そのウエハ回転方向上流側端部位置におけるウエハ回転半径方向と直交する方向に沿っているので、ウエハＷの円周方向に沿って移動しているフッ硝酸が、ウエハＷ外へとすり出すように案内される。これにより、ウエハＷの上面の周縁部からフッ硝酸がウエハＷ外に円滑に排出される。したがって、ウエハＷの周縁部に顕著な液溜まりが生じることがない。

エッチング処理では、ウエハＷの上面のウエハ材料がフッ硝酸によりエッチング除去されるため、エッチング処理の進行にともなってウエハＷの上面と第１および第２案内プレート２３，３３との隙間Ｓが大きくなるおそれがある。
制御装置５０は、予め定められた時間が経過するごとに、第２アーム昇降駆動機構２５および第３アーム昇降駆動機構３５を制御して、第１および第２案内プレート２３，３３を予め定められた下降量だけ下降させる。この下降量は、予め定められた時間におけるウエハＷのエッチング量に相当する量である。これにより、エッチング処理の進行にかかわらず、ウエハＷの上面と第１および第２案内プレート２３，３３との隙間Ｓが一定に保たれる。

エッチング処理を所定時間（たとえば３００秒間）だけ行った後、制御装置５０は、フッ硝酸バルブ１８を閉じ、フッ硝酸ノズル５からのフッ硝酸の吐出を停止する。また、制御装置５０は、第１アーム揺動駆動機構１４を駆動して、フッ硝酸ノズル５をスピンチャック４の側方の退避位置に退避させる。さらに、制御装置５０は、第２アーム揺動駆動機構２４を駆動して、第１案内プレート２３をスピンチャック４の側方の退避位置に退避させる。さらにまた、制御装置５０は、第３アーム揺動駆動機構３４を駆動して、第２案内プレート３３をスピンチャック４の側方の退避位置に退避させる。

次に、制御装置５０は、スピンモータ１１を制御して、スピンチャック４の回転速度を所定のリンス処理回転速度（１００ｒｐｍ程度）に加速するとともに、ＤＩＷバルブ２０を開いて、ＤＩＷノズル６から、回転状態のウエハＷの上面の回転中心に向けてＤＩＷを供給する（ステップＳ３）。これにより、ウエハＷ上のフッ硝酸が洗い流されて、ウエハＷにリンス処理が施される。このリンス処理におけるＤＩＷノズル６からのＤＩＷの吐出流量は、たとえば２．０Ｌ／ｍｉｎである。

このリンス処理を所定時間（たとえば６０秒間）行った後に、制御装置５０は、ＤＩＷバルブ２０を閉じてリンス処理を終了させる。制御装置５０は、さらにスピンモータ１１を制御して、スピンチャック４の回転速度を所定の乾燥回転速度（１０００〜２０００ｒｐｍ程度）に加速する。これによって、ウエハＷの上面のＤＩＷが遠心力によって振り切られ、ウエハＷがスピンドライされる（ステップＳ４）。

スピンドライを所定時間（たとえば３０秒間）行った後、制御装置５０は、スピンモータ１１を制御して、スピンチャック４の回転を停止させる。その後、処理済みのウエハＷが、搬送ロボットによって処理室２から搬出される（ステップＳ５）。
以上のように、この実施形態によれば、第１および第２案内プレート２３，３３が、ウエハＷの上面の周縁部のうち、ウエハＷ上を流れるフッ硝酸が集まる領域に対向配置される。そして、第１および案内面２８，３８が、ウエハＷの上面の周縁部上のフッ硝酸に接触して、そのフッ硝酸をウエハＷ外へと案内する。こうして、ウエハＷの上面の周縁部のフッ硝酸を、ウエハＷ外にスムーズに排出させることができる。これにより、ウエハＷの上面の周縁部におけるフッ硝酸の滞留を防止または抑制することができる。したがって、ウエハＷの上面の周縁部でのエッチングレートの低下を抑制または防止でき、ウエハＷの上面に対して均一なエッチング処理を施すことができる。

また、ウエハＷの上面の周縁部に複数の案内プレート２３，３３が配置されるので、ウエハＷの周縁部の広範囲でフッ硝酸がスムーズにウエハＷ外に排出される。したがって、ウエハＷの周縁部の広範囲にフッ硝酸が供給される場合であっても、ウエハＷの上面の周縁部におけるフッ硝酸の滞留を防止または抑制することができる。
図８Ａは、本発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係る基板処理装置の構成を図解的に示す平面図である。また、図８Ｂは、この基板処理装置に適用される第２案内プレートの構成を図解的に示す斜視図である。この第２の実施形態において、前述の実施形態（第１の実施形態）に示された各部に対応する部分には、第１の実施形態と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。

この第２の実施形態にかかる基板処理装置では、第２案内プレート３３Ａが、平板状ではなく、湾曲板状に形成されている。この第２案内プレート３３Ａは、ウエハＷの周端形状に沿う湾曲面からなる案内面３８Ａを有している。この案内面３８によりウエハＷ上のフッ硝酸がウエハＷ外へ案内される。
案内面３８ＡがウエハＷの周端形状に沿う湾曲面により形成されているので、ウエハＷの円周方向に沿って移動するフッ硝酸を、ウエハＷ外へとすり出すように案内することができる。これにより、ウエハＷの上面からエッチング液としてのフッ硝酸が円滑にウエハＷ外に排出される。

図９は、本発明の他の実施形態（第３の実施形態）に係る基板処理装置の構成を図解的に示す平面図である。この第３の実施形態において、前述の実施形態（第１の実施形態）に示された各部に対応する部分には、第１の実施形態と同一の参照符号を付して示し、説明を省略する。
この第３の実施形態に係る基板処理装置は、１つの案内プレート３３しか備えていない。具体的には、第１の実施形態に係る基板処理装置１から第１案内プレート２３が省略されており、ウエハＷの上面の周縁部上には、第２案内プレート３３だけが対向配置されている。

前述のとおり、エッチング処理中にスキャン経路Ｔに沿って吐出されたフッ硝酸が基板周端位置Ｔ２よりもウエハＷの回転方向下流側に１８０°の位置の周辺領域（図３に×印で図示）付近に多量に到達するので、第２案内プレート３３によりウエハＷの周縁部におけるフッ硝酸をウエハＷ外に排出させることができる。
また、第２案内プレート２３ではなく、第１案内プレート３３だけを備える構成とすることもできる。

さらに、第１および第２案内プレート２３，３３に代えて、第３案内プレート４３（図９に二点鎖線で図示）を備える構成としてもよい。
第３案内プレート４３は、その長手方向がスキャン経路Ｔに沿い、かつ、その上流側端部が、ウエハＷの上面のスキャン経路ＴからウエハＷの回転方向上流側の９０°の位置に配置されている。この配置状態で、第３案内プレート４３の案内面４８はウエハＷの周縁部に面しており、案内面４８のウエハ回転方向下流側端部はウエハＷの外方へと張り出している。このとき、案内面４８と、ウエハＷの回転中心Ｃとの間隔はＬ３である。

また、各案内プレート２３，３３，４３が、図８Ｂに示す第２案内プレート３３Ａのように湾曲板状に形成されていて、湾曲面３８Ａからなる案内面を有していてもよい。
次に、実施例および比較例について説明する。
回転状態にある外径２００ｍｍのシリコンウエハからなるウエハＷの上面（裏面）に対し、図１に示すスキャンノズルの形態に構成されたフッ硝酸ノズル５からのフッ硝酸を供給して、シンニングのためのエッチング処理を施す試験を行った。

このエッチング試験では、フッ硝酸ノズルからのフッ硝酸の着液点Ｐを、前述の図２５に示すスキャン経路Ｔに沿って、回転中心Ｃから２２．５ｍｍ隔てた近接位置Ｔ１と、ウエハＷの周端縁上の基板周端位置Ｔ２との間で往復スキャンさせた。硝酸とフッ酸とを体積比５：１の比率で混合して作製したフッ硝酸を、０．８５Ｌ／ｍｉｎの流量でフッ硝酸ノズル５からウエハＷに吐出させた。エッチング処理中におけるフッ硝酸ノズル５の移動速度はたとえば１６０ｍｍ／ｓｅｃであり、エッチング処理時におけるウエハＷの回転速度は５２ｒｐｍであった。エッチング処理時間は３００秒間であった。そして、シリコンウエハＷのエッチングレートの面内分布（半径方向位置とエッチングレートとの関係）を求めた。

実施例１では、図９の基板処理装置（第２案内プレート３３を採用）を用いてエッチング処理を行った。
実施例２では、図９の基板処理装置（第３案内プレート４３を採用）を用いてエッチング処理を行った。
実施例３では、図８Ａの基板処理装置を用いて、エッチング処理を行った。

比較例では、第１〜第３案内プレート２３，３３，４３のいずれも用いずに、エッチング処理を行った。
エッチング試験の結果、実施例１〜実施例３ではウエハＷの周縁部でエッチングレートの悪化を抑制することができた。
また、下記（１）式で表されるエッチング均一性を評価した。実施例１ではエッチング均一性は１６．４％であり、実施例２ではエッチング均一性は１３．２％であり、実施例３ではエッチング均一性は１４．３％であり、比較例ではエッチング均一性は１９．４％であった。

このことから、実施例１〜実施例３で、エッチング処理の面内均一性が良好であることが理解される。このうち実施例３では、エッチング処理の面内均一性がとくに優れていることが理解できる。

以上、本発明の３つの実施形態について説明したが、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。
第１〜第３の実施形態において、案内プレート２３，３３を鉛直軸線Ｃ１，Ｃ２まわりに揺動させて、案内面２８，３８がウエハＷの上面上のフッ硝酸をウエハＷ外へと最も効率よく案内できる姿勢（角度）に保持させるようにすることもできる。

また、第１および第２の実施形態では、第１案内プレート２３と第２案内プレート３３の２つを組み合わせた構成を例にとって説明したが、第１案内プレート２３と第３案内プレート４３との組み合わせでもよいし、第２案内プレート３３と第３案内プレート４３との組み合わせでもよい。さらに、第１〜第３案内プレート２３，３３，４３全ての組み合わせであっても良い。そして、その第１〜第３案内プレート２３，３３，４３のうちのいくつかが、図８Ａおよび図８Ｂのように湾曲板状に形成されていてもよい。

また、第１〜第３の実施形態では、ウエハＷの面内範囲内でスキャンさせているが、フッ硝酸ノズル５からのフッ硝酸の着液点ＰをウエハＷの周端面を超えて、その外方までスキャンさせてもよい。
また、第１〜第３の実施形態では、フッ硝酸ノズル５を往復スキャンさせる場合を例にとって説明したが、フッ硝酸ノズル５を一方向スキャンさせるものであってもよい。一方向スキャンとは、この場合、一方向へのノズル移動時にのみフッ硝酸をノズル５から吐出し、他方向へのノズル移動時にはノズル５からのフッ硝酸の吐出を停止することをいう。

また、前述の３つの実施形態では、ウエハＷに対し、ウエハＷのシンニングのためのエッチング処理を施す基板処理装置１を例にとって説明したが、たとえば酸化膜シリコンウエハからなる円板状のウエハＷにおけるデバイス形成領域側の上面（下面）に対して、酸化膜の除去のためのエッチング処理を施す構成であってもよい。かかる場合、エッチング液としてたとえばフッ酸が用いられることが望ましい。また、ウエハＷの窒化膜の除去のためのエッチング処理を施す場合には、エッチング液として燐酸を用いることもできる。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置の構成を模式的に示す断面図である。 図１に示す基板処理装置の第１案内プレートの概略構成を示す斜視図である。 エッチング処理時における第１案内プレートおよび第２案内プレートの配置位置を説明するための図解的な平面図である。 図３の切断面線Ｄ−Ｄから見た断面図である。 図１に示す基板処理装置の第２案内プレートの揺動を説明するための平面図である。 図１に示す基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 図１に示す基板処理装置におけるウエハＷの処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置の第２案内プレートの構成を図解的に示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の構成を図解的に示す平面図である。

符号の説明

１ 基板処理装置
４ スピンチャック（基板回転手段）
５ フッ硝酸ノズル（エッチング液供給手段）
２３ 第１案内プレート（案内部材）
２８，３８，３８Ａ，４８ 案内面
３３，３３Ａ 第２案内プレート（案内部材）
４３ 第３案内プレート（案内部材）
５０ 制御装置（制御手段）
Ｃ１，Ｃ２ 鉛直軸線
Ｓ 隙間
Ｔ スキャン経路
Ｗ ウエハ（基板）

Claims (7)

1. 基板を保持しつつ、所定の回転軸線まわりに回転させる基板回転手段と、
   前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面上にエッチング液を供給するエッチング液供給手段と、
   前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面に交差する面に沿う案内面を有し、前記主面の所定の周縁部に当該主面と隙間を隔てて対向配置されて、前記案内面に前記主面上のエッチング液の液膜を接触させて、このエッチング液を基板の外方に向けて案内する案内部材とを含み、
   前記案内部材は、前記案内面における基板の回転方向下流側の端部が前記主面の外方に張り出した状態で配置されている、基板処理装置。
2. 基板を保持しつつ、所定の回転軸線まわりに回転させる基板回転手段と、
   前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面上にエッチング液を供給するエッチング液供給手段と、
   前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面に交差する面に沿う案内面を有し、前記主面の所定の周縁部に当該主面と隙間を隔てて対向配置されて、前記案内面に前記主面上のエッチング液の液膜を接触させて、このエッチング液を基板の外方に向けて案内する案内部材とを含み、
   前記案内面が、平坦面により形成されており、
   前記案内部材が、前記案内面が基板の回転半径方向と直交する方向に沿うように配置されている、基板処理装置。
3. 基板を保持しつつ、所定の回転軸線まわりに回転させる基板回転手段と、
   前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面上にエッチング液を供給するエッチング液供給手段と、
   前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面に交差する面に沿う案内面を有し、前記主面の所定の周縁部に当該主面と隙間を隔てて対向配置されて、前記案内面に前記主面上のエッチング液の液膜を接触させて、このエッチング液を基板の外方に向けて案内する案内部材とを含み、
   前記基板回転手段に保持される基板が円形であり、
   前記案内面が、基板の周端形状に沿う湾曲面により形成されている、基板処理装置。
4. 基板を保持しつつ、所定の回転軸線まわりに回転させる基板回転手段と、
   前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面上にエッチング液を供給するエッチング液供給手段と、
   前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面に交差する面に沿う案内面を有し、前記主面の所定の周縁部に当該主面と隙間を隔てて対向配置されて、前記案内面に前記主面上のエッチング液の液膜を接触させて、このエッチング液を基板の外方に向けて案内する案内部材とを含み、
   前記案内部材が、前記回転軸線と平行に延びる所定の軸線まわりに揺動可能に設けられている、基板処理装置。
5. 基板を保持しつつ、所定の回転軸線まわりに回転させる基板回転手段と、
   前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面上にエッチング液を供給するエッチング液供給手段と、
   前記基板回転手段によって回転される基板の前記主面に交差する面に沿う案内面を有し、前記主面の所定の周縁部に当該主面と隙間を隔てて対向配置されて、前記案内面に前記主面上のエッチング液の液膜を接触させて、このエッチング液を基板の外方に向けて案内する案内部材と、
   前記基板回転手段に保持された基板の前記主面と前記案内部材との間の距離を制御する制御手段とを含む、基板処理装置。
6. 前記案内部材を複数含み、
   前記複数の案内部材が、基板の周方向の異なる位置に配置されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 前記エッチング液供給手段が、前記基板回転手段によって回転される基板の回転半径方向に沿う直線状のスキャン経路に沿って当該基板の主面上にエッチング液を走査させるものであり、
   前記案内部材が、基板回転方向上流側端部が前記スキャン経路の延長線上に位置するように配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。

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